ณหทัยเกิดเมื่อวันที่ 24 มิถุนายน พ.ศ. 2513 เป็นบุตรของณรงค์และอุษา ทิวไผ่งาม ผู้ก่อตั้งโรงเรียนทิวไผ่งาม ดร.ณหทัย มีชื่อเล่นว่าอ้อ มีน้องชายหนึ่งคนคือ ดร.ณัฐกฤษฎ์ ทิวไผ่งาม เธอนับถือศาสนาคริสต์นิกายโรมันคาทอลิก[2]

ดร.ณหทัย ทิวไผ่งาม เข้าศึกษาในระดับปริญญาตรีที่ คณะครุศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย สาขามัธยมศึกษา (มนุษยศาสตร์ - สังคมศาสตร์) เอกภาษาอังกฤษขั้นสูง หลังจากนั้นได้ศึกษาต่อในระดับปริญญาโท สาขาบริหารการศึกษา และ ปริญญาเอก สาขาบริหารจัดการอุดมศึกษานานาชาติ ที่ มหาวิทยาลัยวิสคอนซิน แมดิสัน สหรัฐอเมริกา